Avaliação das propriedades radiantes em pavimentos de peças pré-moldadas de concreto com incorporação de vidro reciclado e dióxido de titânio submetidas à alteração superficial por colmatação e desgaste

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Preve, Arthur Reichert Damian
Data de Publicação: 2019
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFSC
Texto Completo: https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/215028
Resumo: Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil, Florianópolis, 2019.
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spelling Avaliação das propriedades radiantes em pavimentos de peças pré-moldadas de concreto com incorporação de vidro reciclado e dióxido de titânio submetidas à alteração superficial por colmatação e desgasteEngenharia civilConcreto pré-moldadoPavimentosConstrução com vidroDissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil, Florianópolis, 2019.Os pavimentos de centros urbanos sujeitos à incidência de radiação solar são alvo de pesquisas que visam minimizar o efeito de ilhas de calor urbana através do melhoramento das propriedades radiantes. A emitância térmica, a refletância e absortância solar são os principais parâmetros que determinam o comportamento dos materiais frente à radiação. Dentre estas, a refletância solar é a mais comum de ser alterada, sendo feita através da incorporação de pigmentos e agregados de maiores albedos. Entretanto, em serviço, os pavimentos sofrem alterações em suas superfícies (colmatação e desgaste) capazes de alterar as propriedades radiantes. A nanomodificação de materiais com TiO2, é capaz de acrescentar o albedo (por desempenhar papel de pigmento) e de torná-los autolimpantes, mantendo as propriedades radiantes por mais tempo. Peças pré-moldadas de concreto (PPCs) são amplamente empregadas como pavimentos em centros urbanos. Tendo em vista questões econômicas, ambientais e a aceitabilidade de materiais vítreos incorporados à matriz cimentícia, foram desenvolvidos cinco diferentes traços de concreto seco para PPCs de dupla camada, substituindo 46,2% dos agregados do traço de referência (R) por vidro incolor (traço I), vidro verde (traço V), vidro âmbar (traço A) e vidro incolor em peças fotocatalíticas (Traço FI - 9,0% de adição de TiO2). Dessa forma, o objetivo deste estudo é avaliar a refletância solar e emitância térmica de PPCs fotocatalíticas e com incorporação de vidro reciclado empregadas na pavimentação urbana submetidas a alteração superficial. As PPCs foram analisadas em campo (procedimento E1918A) e em laboratório - procedimento: ASTM C1549 (2016), ASTM C1371 (2015) e ASTM E903(2012) - nos estados virgem, com a superfície colmatada, desgastada e colmatada após o desgaste. Procedimentos para alterar a superfície das peças foram desenvolvidos durante a pesquisa. A colmatação se deu por aplicação de pasta colmatadora e foi quantificado através do Grau de Colmatação Superficial (GCS), determinado por processamento de imagens. O desgaste aconteceu através de procedimentos químicos e físicos sequenciados sendo controlado pela altura de mancha de areia (HS). Foram analisados os componentes que constituem as PPCs, e observou-se que a incorporação de 9,0% de TiO2 (referente ao peso de cimento Portland) na pasta de cimento Portland incrementou a refletância em 42,8%. No que se refere ao vidro reciclado, a refletância é de 5,0% (verde e âmbar) a 8,0% (incolor) sendo que o pigmento destes influenciam principalmente na transmitância e absortância da radiação solar. No estado virgem as propriedades radiantes foram bastante semelhantes. Houve uma queda proporcional nos valores de refletância com o aumento da colmatação (e do GCS) para todos os traços. Nos processos de desgaste, com o aumento da macrotextura (HS) obteve-se uma correlação bilinear em que os valores de refletância diminuíram até chegar em um patamar. Os patamares dos traços I, V e A são inferiores ao do R devido ao fenômeno da argamassa translúcida. No traço FI a alta refletância solar da pasta fotocatalítica compensa esse fenômeno. As análises da reflexão por espectro (ASTM E903-2012) revelou que os espectros VIS e IV são os que mais contribuem para a refletância. Para os procedimentos de colmatação superficial verificou-se que o espectro VIS é o mais sofrem alteração. Para o desgaste, os espectros VIS e IV acabam alterando. Dessa forma, as propriedades radiantes das PPCs inicialmente têm refletância solar e emitância térmica semelhantes. Com o desgaste, as características de cada traço ficam mais aparentes e revelam que os traços que contém vidro são menos eficientes na refletância solar que os traços convencionais. No entanto, o traço fotocatalítico possui maior refletância dentre os que contém vidro devido, principalmente à pigmentação da matriz cimentícia pelo TiO2.Abstract: Pavements in urban centers subject to the solar radiance incidence are focus of research that aimed minimizing the effect of urban heat islands through the improvement of radiant properties. Thermal emittance, solar reflectance and absorbance are the main parameters that determine the behavior of the materials submitted at radiation. Among these, solar reflectance is the most common parameter to be altered, being made through the incorporation of pigments and aggregates of high albedos. However, in service, pavements changes their radiant properties through clogging and wear actions in surface. Nanomodification of materials with titanium dioxide (TiO2) is able to improve albedo (use as with pigment) and make them self-cleaning and keeping their radiant properties longer. Concrete blocks are widely used as pavements in urban centers. In view of the economic, environmental and acceptability of vitreous materials incorporated into the cementations matrix, five different mortars of dry concrete in double layer blocks were developed. It was replacing 46.2% of the reference mortar aggregates (R) for wasted glass, using clear wasted glass (mortar I), green wasted glass (mortar V), amber wasted glass (mortar A) and clear glass in photocatalytic blocks (FI - add 9,0% TiO2). Thus, the objective of this study is to evaluate the solar reflectance and thermal emittance of concrete block with add wasted glass and titanium dioxide when subjected to surface alteration. The concrete blocks were analysed in the field (procedure E1918A) and in the laboratory - procedure: ASTM C1549 (2016), ASTM C1371 (2015) and ASTM E903 (2012). The analyses occurred in four surfaces states: virgin, clogged, wear, and clogged after wear surface. Procedures for changing the surface were developed during the research. The clogging procedure was done by applying a paste and was quantified by the Surface Clogging Degree (GCS), determined by image processing. The wear occurred through sequenced chemical and physical procedures being controlled by the macrotexture (HS). The components of the concrete block were analyzed, and was observed that the incorporation of 9% TiO2 (referring to the Portland cement weight) in the Portland cement paste increased the reflectance by 42.8%. Concerning to wasted glasses, the reflectance ranges from 5% to 8%, and their pigment mainly influences the transmittance and absorption of solar radiation. The concrete block surface in its virgin state the radiant properties were quite similar. There was a proportional reduce in reflectance values with increasing clogging (and GCS) for all mortars. In the wear processes, with the increase of macrotexture (HS) a bilinear correlation was obtained in which the reflectance values decreased until reaching a plateau. The I, V and A mortars are lower than R mortar due to the translucent mortar phenomenon. In the FI mortar, this phenomenon are compensated by the high solar reflectance of the photocatalytic paste. Spectrum reflection analysis (ASTM E903-2012) revealed that VIS and IR spectra contribute the most to reflectance. For surface clogging procedures, it was found that the VIS spectrum is the most altered. For wear process, the VIS and IR spectra eventually change. Thus, the radiant properties of concrete blocks initially have similar solar reflectance and thermal emission. With wear, the characteristics of each particle become more apparent and reveal that wasted glass particles are less efficient at solar reflectance than mineral ones. However, the photocatalytic mortar has greater reflectance among those containing wasted glass, mainly due to the cementation matrix pigmentation by TiO2.Melo, João Victor Staub deMarinoski, Deivis LuisUniversidade Federal de Santa CatarinaPreve, Arthur Reichert Damian2020-10-21T21:12:25Z2020-10-21T21:12:25Z2019info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesis152 p.| il., gráfs., tabs.application/pdf369238https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/215028porreponame:Repositório Institucional da UFSCinstname:Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)instacron:UFSCinfo:eu-repo/semantics/openAccess2020-10-21T21:12:26Zoai:repositorio.ufsc.br:123456789/215028Repositório InstitucionalPUBhttp://150.162.242.35/oai/requestopendoar:23732020-10-21T21:12:26Repositório Institucional da UFSC - Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)false
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